ICS 19.100 N 78
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T38240—2019
无损检测仪器 射线数字探测器
阵列制造特征
Non-destructive testing instruments-Standard practicefor manufacturing
characterization of digital detectorarrays
2020-05-01实施
2019-10-18 发布
国家市场监督管理总局 发布
中国国家标准化管理委员会 GB/T38240—2019
目 次
前言
II
范围规范性引用文件术语和定义意义和用途
1
2
3
5 仪器与器件 6 校正对比和标准操作
方法 8 结果计算或分析 9 制造商测试结果的显示， 10 数字探测器阵列的分类 11 精度与偏差 12 关键词附录A（规范性附录） 输入与输出数据模板参考文献
7
10
1.9
21
21
21 22
25 GB/T 38240—2019
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国试验机标准化技术委员会（SAC/TC122)归口。 本标准起草单位：中国工程物理研究院应用电子学研究所、上海奕瑞光电子科技有限公司、山东省
特种设备研究院济宁分院
本标准主要起草人：陈浩、王远、陈云斌、胡栋材、邱承彬、方志强、邱敏、金利波、黄凌端、申德峰。
II GB/T38240—2019
无损检测仪器！ 射线数字探测器
阵列制造特征
1范围
本标准规定了射线数字探测器的仪器与器件、校正对比和标准操作、检测方法、结果计算及分析等
内容。
本标准适用于数字面阵列探测器。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ASTME1742射线照相检验规程（Standardpracticeforradiographicexamination） ASTME1815用于工业辐射照相底片系统分类标准测试方法（Standardtestmethodforclassifi
cation of film systems for industrial radiography)
ASTME2002放射学中测定总图像不清晰度的标准规程（Standardpracticefordetermining total image unsharpness and basic spatial resolution in radiography and radioscopy)
ASTME2446计算辐射照相系统的长期稳定性（Standardpracticeformanufacturingcharacter ization of computed radiography systems)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
数字探测器阵列系统digitaldetecterarray（DDA）system 将电离辐射或穿透辐射转化为模拟信号的离散阵列的电子装置。然后将这些数字化的模拟信号传
输到计算机，并按照与计算机驱动方法的输入区域相对应的辐射能谱数字图像形式显示。
注：电离辐射或穿透辐射转化为电子信号的首要步骤是通过使用闪烁材料电离辐射或穿透辐射转化为可见光。这
些装置的速度范围，从若干秒生成一幅图像，直到一秒生成若干幅图像，最快达到或超过实时射线透视的速度（通常为30顿/s）。
3.2
信噪比signal-to-noiseratio；SNR 信号强度的平均值与噪声强度的标准偏差之比，取决于辐射剂量和数字探测器阵列系统的性能
3.3
对比度-噪声比 contrast-to-noise ratio;CNR 两个图像区域平均信号电平差与信号电平的标准偏差之比。 注：在这里的应用中，上述的两个图像区域分别为阶梯楔槽和基材。基材强度的标准偏差是噪声的衡量标准。
CNR取决于辐射剂量和数字探测器阵列系统的性能
1
SAG GB/T38240—2019
3.4
像元空间分辨率basicspatialresolution；SRb 数探测器阵列可以分辨到的最小几何细节。 注：像元空间分辨率与有效像素尺寸相类似
3.5
探测器信噪比-归一化detectorsignal-to-noiseratio-normalized；dSNRn 对信噪比进行标准化以用于计算像元空间分辨率（SRb）。 注：像元空间分辨率(SRb)是直接由探测器测量所得。在测量过程中除了射束路径中的光束滤波片外不使用其他
任何物体，
3.6
内部散射辐射internalscatterradiation：ISR 探测器内部的散射辐射。
3.7
效率efficiency dSNRn除以剂量（单位为mGy）的平方根，用来衡量探测器在不同的光束能量和质量条件下的
响应。 3.8
最大对比灵敏度achievablecontrastsensitivity；CSa 使用在散射条件下响应极低的标准样品和X射线技术可能得到的最优对比灵敏度，
3.9
特定材料厚度范围 specific material thickness range;SMTR 可以得到特定的图像质量的材料厚度范围注：在应用中，数字探测器阵列的壁厚范围内厚度较小的壁仅能得到数字探测器阵列最大灰度值的80%，而厚度
较大的壁则可以实现130：1的信噪比值和2%的对比灵敏度，或者是250：1的信噪比值和1%的对比灵敏度。注意的是，130：1和250：1的信噪比值并不一定意味着可以实现2%和1%的对比灵敏度，这两个值仅仅为了便于说明中等图像质量和优良图像质量。
3.10
残影lag 爆光完成后不久，数字探测器阵列系统里的信号残留。
3.11
过曝光损伤 burn-in 闪烁体增益变化，其范围超过曝光范围。
3.12
全程残影首顿globallag1stframe 在X射线完全关闭条件下，首顿数字探测器阵列图像的平均信号值与X射线完全开启条件下图像
的平均信号值之间的比值。
注：该参数可用于表示在数据获取过程中所需要使用的积分时间。
3.13
全程残影1s sgloballag1sec 在1s集成时间内的全程残影首顿（3.12)预计值。
3.14
全程残影60sgloballag60sec 在X射线完全关闭60s后，数字探测器阵列图像的平均灰度值与在X射线完全开启条件下图像的
2
SAG GB/T38240—2019
平均灰度值之间的比值。 3.15
坏像素点badpixel 性能超出数字探测器阵列系统对像素规定指标范围的像素点（见6.2）。
3.16
阶梯型楔块 step-wedge 单个金属合金质地的阶梯块。 注：其厚度范围根据5.2确定。
3.17
数字探测器阵列偏置图像DDAoffsetimage 在没有检测件的情况下获得的数字探测器阵列图像，在该图像中包括所有像素点的背景信号
3.18
数字探测器阵列增益图像DDAgainimage 在没有检测件的情况下获得的数字探测器阵列图像，用于校准对比数字探测器阵列像素点响应
3.19
校正calibration X射线束、闪烁体与读数结构中部分或完全任意响应的不均一性，以及偏置信号的修正。
3.20
灰度值grayvalue 数字探测器阵列图像上的一个像素的数值注：通常条件下，也可称为像素值、探测器响应、模拟-数字单位和探测器信号
3.21
像素点值pixelvalue 数字探测器阵列图像上的一个像素数值。
3.22
饱和灰度值 saturation gray value 经过偏置修正后，数字探测器阵列最大可能灰度值，
3.23
集群cluster 多个像素按照一定的排列规律聚集或组合在一起
3.24
坏像素点集群 clusterof badpixel 两个或两个以上的相连（像素点一边或一角相连）坏像素点。
4意义和用途
4.1本标准提供了一种在通常技术测量条件下比较数字探测器阵列的方式。利用这种方式，在实践中，即使使用完全不同的数字探测器阵列，只要经过适当调整，包括采用适当的几何放大或其他工业辐射设置方法对装置的缺陷进行补偿，也可以获得同样的结果。 4.2用户应掌握并理解本标准中所有定义及相应的性能参数，这样才能针对特定应用目标，正确使用
3 GB/T38240—2019
操作设备 4.3针对每台数字探测器阵列，都应对下列参数加以评估：像元空间分辨率（SRb）、在1mGy和不同能量以及光束质量条件下的效率［探测器SNR-标准化（dSNRn)，特定材料厚度范围（SMTR）、图像残影、过曝光损伤（burn-in）、坏像素点和内部散射辐射（ISR）。
5仪器与器件
5.1用于像元空间分辨率（SRb）的双线像质计
双线像质计根据ASTME2002相关要求设计，用于测量SRb和不清晰度
5.2 2阶梯楔块像质计
如图1所示，楔块有6个阶梯。楔块可以通过内置屏蔽防止X射线散射和削弱。如果没有内置屏蔽，可以将阶梯楔块安装到一个铅制的支架中。然后将铅制支架沿阶梯楔块的四周延长25.4mm，使其超出支架。铅制支架的边缘要与阶梯楔块的边缘有一定的重叠（重叠宽度不超过6mm），这样就可以大幅度降低X射线从阶梯楔块下方泄漏的数量，而这种泄漏会对每一步骤获取的数据都会产生污染。 阶梯楔块由3种不同的材料制成，包括A1-60601（铝）、Ti-6A1-4V（钛）和Inconel718（因科镍合金718），在每个步进梯级中都有一个中心槽，如图1所示。用于不同材料的楔块的三维尺寸见表1。
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4
2
3
图1阶梯楔示意图 GB/T38240—2019
表1 本标准中使用3种不同材料作为图像质量指示器时阶梯的尺寸
材料阶梯模（Inconel718) 公差 5%中心槽公差材料阶梯楔（Ti-6.AI-4V) 公差 5%中心槽公差材料阶梯楔（AI-60601）公差 5%中心槽公差
单位 A B1 B2 B3 B4 B5 B6 C D E mm 35.0 1.25 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 175 70 35 μm ±200 ±25 ±25 ±38 ±38 ±38 ±38 ±200 ±200 ±200
63 125 250 375 500 625 ±10 ±10 ±10 ±10 ±10 ±10
μm μm 单位 A B1 B2 B3 B4 B5 B6 C D E mm 35 2.5 5.0 7.5 10.0 20.0 30.0 175.0 70.0 35.0 μm ±200 ±50 ±50 ± 50 ± 50 ±50 ± 50 ±200 ±200 ±200
125 250 375 500 1 000 1 500 ±10 ±10 ±10 ±10 ±10 ±10
μm μm 单位 A B1 B2 B3 B4 B5 B6 C D E mm 35.0 10.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 175.0 70.0 35.0 μm ±200 ±100 ±100 ±300 ±300 ±300 ±300 ±200 ±200 ±200
500 1000 2 000 3000 4 000 5 000 ±13 ±25 ± 50 ± 50 ±50 ± 50
μm μm
5.3 用于测量数字探测器阵列效率的滤波片
以下所列为用于获取不同光束质量的滤波片厚度a）～g)和合金材质h）。这些滤波片应安装于光束的输出位置。滤波片厚度的误差范围为士0.1mm：
a) 无外部滤波片（50kV）； b) 30mmAl(90kV); c) 40mmAl(120kV); d) 3 mm Cu(120kV); e) 10 mmFe(160 kV); f) 8mmCu(220 kV); g) 16mmCu(420kV); h） 滤波片应直接安置于射线管口。铝制滤波片材料应使用A1-6061。铜材料的纯度应不低于
99.9%。铁制滤波片材料应使用不锈钢304。 注：b)和c)中所述的辐射质量是根据量子探测效率和IEC62220-1制定的，而d)和e)中所述的辐射质量是根据
ISO7004制定的。此外，f)中所述的辐射质量采用的标准与ASTME1815、ASTME2445和ASTME2446 采用的标准一样。
5.4 用于测量、过曝光损伤和内部散射辐射的滤波片
用于测量过曝光损伤和内部散射辐射的滤波片为铜板，其厚度应不小于16mm[见5.3g)]，其规格为100mm×75mm，并且应至少有一边有锐利的边缘（不推荐使用小尺寸探源）。如果数字探测器阵列本身小于15cm×15cm，使用铜板的规格尺寸应为数字探测器阵列激活区域的25%。
5 ICS 19.100 N 78
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T38240—2019
无损检测仪器 射线数字探测器
阵列制造特征
Non-destructive testing instruments-Standard practicefor manufacturing
characterization of digital detectorarrays
2020-05-01实施
2019-10-18 发布
国家市场监督管理总局 发布
中国国家标准化管理委员会 GB/T38240—2019
目 次
前言
II
范围规范性引用文件术语和定义意义和用途
1
2
3
5 仪器与器件 6 校正对比和标准操作
方法 8 结果计算或分析 9 制造商测试结果的显示， 10 数字探测器阵列的分类 11 精度与偏差 12 关键词附录A（规范性附录） 输入与输出数据模板参考文献
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1.9
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21 22
25 GB/T 38240—2019
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国试验机标准化技术委员会（SAC/TC122)归口。 本标准起草单位：中国工程物理研究院应用电子学研究所、上海奕瑞光电子科技有限公司、山东省
特种设备研究院济宁分院
本标准主要起草人：陈浩、王远、陈云斌、胡栋材、邱承彬、方志强、邱敏、金利波、黄凌端、申德峰。
II GB/T38240—2019
无损检测仪器！ 射线数字探测器
阵列制造特征
1范围
本标准规定了射线数字探测器的仪器与器件、校正对比和标准操作、检测方法、结果计算及分析等
内容。
本标准适用于数字面阵列探测器。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ASTME1742射线照相检验规程（Standardpracticeforradiographicexamination） ASTME1815用于工业辐射照相底片系统分类标准测试方法（Standardtestmethodforclassifi
cation of film systems for industrial radiography)
ASTME2002放射学中测定总图像不清晰度的标准规程（Standardpracticefordetermining total image unsharpness and basic spatial resolution in radiography and radioscopy)
ASTME2446计算辐射照相系统的长期稳定性（Standardpracticeformanufacturingcharacter ization of computed radiography systems)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
数字探测器阵列系统digitaldetecterarray（DDA）system 将电离辐射或穿透辐射转化为模拟信号的离散阵列的电子装置。然后将这些数字化的模拟信号传
输到计算机，并按照与计算机驱动方法的输入区域相对应的辐射能谱数字图像形式显示。
注：电离辐射或穿透辐射转化为电子信号的首要步骤是通过使用闪烁材料电离辐射或穿透辐射转化为可见光。这
些装置的速度范围，从若干秒生成一幅图像，直到一秒生成若干幅图像，最快达到或超过实时射线透视的速度（通常为30顿/s）。
3.2
信噪比signal-to-noiseratio；SNR 信号强度的平均值与噪声强度的标准偏差之比，取决于辐射剂量和数字探测器阵列系统的性能
3.3
对比度-噪声比 contrast-to-noise ratio;CNR 两个图像区域平均信号电平差与信号电平的标准偏差之比。 注：在这里的应用中，上述的两个图像区域分别为阶梯楔槽和基材。基材强度的标准偏差是噪声的衡量标准。
CNR取决于辐射剂量和数字探测器阵列系统的性能
1
SAG GB/T38240—2019
3.4
像元空间分辨率basicspatialresolution；SRb 数探测器阵列可以分辨到的最小几何细节。 注：像元空间分辨率与有效像素尺寸相类似
3.5
探测器信噪比-归一化detectorsignal-to-noiseratio-normalized；dSNRn 对信噪比进行标准化以用于计算像元空间分辨率（SRb）。 注：像元空间分辨率(SRb)是直接由探测器测量所得。在测量过程中除了射束路径中的光束滤波片外不使用其他
任何物体，
3.6
内部散射辐射internalscatterradiation：ISR 探测器内部的散射辐射。
3.7
效率efficiency dSNRn除以剂量（单位为mGy）的平方根，用来衡量探测器在不同的光束能量和质量条件下的
响应。 3.8
最大对比灵敏度achievablecontrastsensitivity；CSa 使用在散射条件下响应极低的标准样品和X射线技术可能得到的最优对比灵敏度，
3.9
特定材料厚度范围 specific material thickness range;SMTR 可以得到特定的图像质量的材料厚度范围注：在应用中，数字探测器阵列的壁厚范围内厚度较小的壁仅能得到数字探测器阵列最大灰度值的80%，而厚度
较大的壁则可以实现130：1的信噪比值和2%的对比灵敏度，或者是250：1的信噪比值和1%的对比灵敏度。注意的是，130：1和250：1的信噪比值并不一定意味着可以实现2%和1%的对比灵敏度，这两个值仅仅为了便于说明中等图像质量和优良图像质量。
3.10
残影lag 爆光完成后不久，数字探测器阵列系统里的信号残留。
3.11
过曝光损伤 burn-in 闪烁体增益变化，其范围超过曝光范围。
3.12
全程残影首顿globallag1stframe 在X射线完全关闭条件下，首顿数字探测器阵列图像的平均信号值与X射线完全开启条件下图像
的平均信号值之间的比值。
注：该参数可用于表示在数据获取过程中所需要使用的积分时间。
3.13
全程残影1s sgloballag1sec 在1s集成时间内的全程残影首顿（3.12)预计值。
3.14
全程残影60sgloballag60sec 在X射线完全关闭60s后，数字探测器阵列图像的平均灰度值与在X射线完全开启条件下图像的
2
SAG GB/T38240—2019
平均灰度值之间的比值。 3.15
坏像素点badpixel 性能超出数字探测器阵列系统对像素规定指标范围的像素点（见6.2）。
3.16
阶梯型楔块 step-wedge 单个金属合金质地的阶梯块。 注：其厚度范围根据5.2确定。
3.17
数字探测器阵列偏置图像DDAoffsetimage 在没有检测件的情况下获得的数字探测器阵列图像，在该图像中包括所有像素点的背景信号
3.18
数字探测器阵列增益图像DDAgainimage 在没有检测件的情况下获得的数字探测器阵列图像，用于校准对比数字探测器阵列像素点响应
3.19
校正calibration X射线束、闪烁体与读数结构中部分或完全任意响应的不均一性，以及偏置信号的修正。
3.20
灰度值grayvalue 数字探测器阵列图像上的一个像素的数值注：通常条件下，也可称为像素值、探测器响应、模拟-数字单位和探测器信号
3.21
像素点值pixelvalue 数字探测器阵列图像上的一个像素数值。
3.22
饱和灰度值 saturation gray value 经过偏置修正后，数字探测器阵列最大可能灰度值，
3.23
集群cluster 多个像素按照一定的排列规律聚集或组合在一起
3.24
坏像素点集群 clusterof badpixel 两个或两个以上的相连（像素点一边或一角相连）坏像素点。
4意义和用途
4.1本标准提供了一种在通常技术测量条件下比较数字探测器阵列的方式。利用这种方式，在实践中，即使使用完全不同的数字探测器阵列，只要经过适当调整，包括采用适当的几何放大或其他工业辐射设置方法对装置的缺陷进行补偿，也可以获得同样的结果。 4.2用户应掌握并理解本标准中所有定义及相应的性能参数，这样才能针对特定应用目标，正确使用
3 GB/T38240—2019
操作设备 4.3针对每台数字探测器阵列，都应对下列参数加以评估：像元空间分辨率（SRb）、在1mGy和不同能量以及光束质量条件下的效率［探测器SNR-标准化（dSNRn)，特定材料厚度范围（SMTR）、图像残影、过曝光损伤（burn-in）、坏像素点和内部散射辐射（ISR）。
5仪器与器件
5.1用于像元空间分辨率（SRb）的双线像质计
双线像质计根据ASTME2002相关要求设计，用于测量SRb和不清晰度
5.2 2阶梯楔块像质计
如图1所示，楔块有6个阶梯。楔块可以通过内置屏蔽防止X射线散射和削弱。如果没有内置屏蔽，可以将阶梯楔块安装到一个铅制的支架中。然后将铅制支架沿阶梯楔块的四周延长25.4mm，使其超出支架。铅制支架的边缘要与阶梯楔块的边缘有一定的重叠（重叠宽度不超过6mm），这样就可以大幅度降低X射线从阶梯楔块下方泄漏的数量，而这种泄漏会对每一步骤获取的数据都会产生污染。 阶梯楔块由3种不同的材料制成，包括A1-60601（铝）、Ti-6A1-4V（钛）和Inconel718（因科镍合金718），在每个步进梯级中都有一个中心槽，如图1所示。用于不同材料的楔块的三维尺寸见表1。
D
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图1阶梯楔示意图 GB/T38240—2019
表1 本标准中使用3种不同材料作为图像质量指示器时阶梯的尺寸
材料阶梯模（Inconel718) 公差 5%中心槽公差材料阶梯楔（Ti-6.AI-4V) 公差 5%中心槽公差材料阶梯楔（AI-60601）公差 5%中心槽公差
单位 A B1 B2 B3 B4 B5 B6 C D E mm 35.0 1.25 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 175 70 35 μm ±200 ±25 ±25 ±38 ±38 ±38 ±38 ±200 ±200 ±200
63 125 250 375 500 625 ±10 ±10 ±10 ±10 ±10 ±10
μm μm 单位 A B1 B2 B3 B4 B5 B6 C D E mm 35 2.5 5.0 7.5 10.0 20.0 30.0 175.0 70.0 35.0 μm ±200 ±50 ±50 ± 50 ± 50 ±50 ± 50 ±200 ±200 ±200
125 250 375 500 1 000 1 500 ±10 ±10 ±10 ±10 ±10 ±10
μm μm 单位 A B1 B2 B3 B4 B5 B6 C D E mm 35.0 10.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 175.0 70.0 35.0 μm ±200 ±100 ±100 ±300 ±300 ±300 ±300 ±200 ±200 ±200
500 1000 2 000 3000 4 000 5 000 ±13 ±25 ± 50 ± 50 ±50 ± 50
μm μm
5.3 用于测量数字探测器阵列效率的滤波片
以下所列为用于获取不同光束质量的滤波片厚度a）～g)和合金材质h）。这些滤波片应安装于光束的输出位置。滤波片厚度的误差范围为士0.1mm：
a) 无外部滤波片（50kV）； b) 30mmAl(90kV); c) 40mmAl(120kV); d) 3 mm Cu(120kV); e) 10 mmFe(160 kV); f) 8mmCu(220 kV); g) 16mmCu(420kV); h） 滤波片应直接安置于射线管口。铝制滤波片材料应使用A1-6061。铜材料的纯度应不低于
99.9%。铁制滤波片材料应使用不锈钢304。 注：b)和c)中所述的辐射质量是根据量子探测效率和IEC62220-1制定的，而d)和e)中所述的辐射质量是根据
ISO7004制定的。此外，f)中所述的辐射质量采用的标准与ASTME1815、ASTME2445和ASTME2446 采用的标准一样。
5.4 用于测量、过曝光损伤和内部散射辐射的滤波片
用于测量过曝光损伤和内部散射辐射的滤波片为铜板，其厚度应不小于16mm[见5.3g)]，其规格为100mm×75mm，并且应至少有一边有锐利的边缘（不推荐使用小尺寸探源）。如果数字探测器阵列本身小于15cm×15cm，使用铜板的规格尺寸应为数字探测器阵列激活区域的25%。
5